一种用于井下工具的芯棒制造技术

本发明专利技术的实施例涉及一种用于井下工具的芯棒，所述芯棒包含：主体，所述主体具有第一外径的近端以及第二外径的远端；一组圆形螺纹，所述圆形螺纹设置在所述远端上；过渡区域，所述过渡区域形成在所述近端与所述远端之间的所述主体上。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201280037968.0、名称为“井下工具以及使用方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术大体涉及在石油和天然气钻井孔中使用的工具。具体而言，本专利技术涉及可以在钻井孔中使用的并且可以用于钻井孔隔离的井下工具，以及涉及相同工具的系统和方法。在特定的实施例中，所述工具可以是由可钻孔材料制成的复合插塞。
技术介绍
石油和天然气井包括延伸到表面(例如，地球表面)以下一定深度的地层中的钻井孔，并且通常具有管状衬里，例如，铸件，以增加井的强度。多种具有商业价值的烃源是在“致密”储层中发现的，也就是说目标烃产物可能不易于提取。这些储层的地层(例如，页岩)通常具有较低的穿透性，并且在不使用伴随有操作的钻孔的情况下从这种地层中生成烃(即，天然气、石油等)是不经济的压裂是在工业中常用的并且越来越受欢迎且得到了普遍的接受，其包括在各个目标区域下方或者之外的钻井孔中使用插塞组，随后将高压压裂流体泵入或者注入到所述区域中。压裂操作导致了地层的破裂或者“裂缝”，从而使得烃更加容易由操作员提取出来并且进行生产，并且可以按照意愿或者需要来重复进行直到所有的目标区域都破裂为止。压裂插塞用于隔离目标区域以进行压裂操作的目的。此类工具通常是由耐用的金属构建的，其中密封元件是可压缩材料，该材料也可以径向向外扩展以啮合管状物并且封闭钻井孔的一部分，从而使得操作员能够控制流体的通道或者流动。举例来说，通过在钻井孔中形成压力密封以及/或者通过管状物，压裂插塞使得压力流体或固体对目标区域或者地层的隔离部分进行处理。图1描绘了常规的堵塞系统100，其包括井下工具102的使用，所述工具用于对钻入地层110的钻井孔106的一部分进行堵塞。工具或者塞子102可以在适当的情况下借助于工作管柱105(例如，e-线路(e-line)、金属线路、连续管路(coiled tubing)等)以及/或者安装工具112而下降到钻井孔106中。工具102通常包括具有可压缩密封部件122的主体103，以抵靠着周围的管状物(例如，壳体108)的内表面107来密封工具102。工具102可以包括设置在一个或多个滑块109、111之间的密封部件122，所述滑块用于帮助将工具102保持在原位。在操作中，将力(通常相对于钻井孔106是轴向的)施加到滑块109、111和主体103。随着安装序列的推进，滑块109相对于主体103和滑块111移动，密封部件122得到驱动，且滑块109、111抵靠着对应的圆锥表面104得到驱动。此移动轴向地压缩以及/或者径向地扩展可 压缩部件122以及滑块109、111，这使得这些组件从工具102被向外推动，以接触内壁107。通过这种方式，工具102提供了一种密封，预期这种密封能够防止液体从钻井孔的一部分113跨过或者穿过工具102转移到另一部分115(或者反之亦然等)，或者转移到表面。工具102还可以包括内部通道(未图示)，所述通道在使用者期望时允许部分113与部分115之间的流体连通。时常地，多个部分是借助于一个或多个额外的插塞(例如，102A)而隔离的。通过适当的安装，插塞可以经受较高的或者极端的压力和温度条件，这意味着插塞必须能够承受这些条件而不会发生插塞或者由密封元件形成的密封的毁坏。高温通常定义为高于200°F的井下温度，且高压通常定义为高于7,500psi以及甚至高于15,000psi的井下压力。极端钻井孔条件还可以包括较高和较低pH环境。在这些条件下，常规的工具，包括具有可压缩密封元件的那些，可能由于降解而变得无效。举例来说，密封元件可能会融化、固化，或者失去弹性，导致丧失形成密封屏障的能力。在生产操作开始之前，还必须移除插塞，使得生产管道的安装可以发生。这通常是通过钻穿安装插塞而发生的，但是在一些实例中，可以基本上完整地将插塞从钻井孔中移除。可回收插塞的一个常见的问题是插塞顶部的碎屑的累积，这可能会造成难以或者无法啮合和移除插塞。此类碎屑累积还可能不利地影响插塞内的多个部分的相对移动。另外，通过现有的回收工具，抵靠着井壳体的振动或摩擦可能造成回收工具的意外的拉开插栓(导致工具进一步滑入到钻井孔中)，或者插塞的重新锁定(由插塞锚固元件的启动造成)。类似于这些的问题通常使得有必要钻出原本打算回收的插塞。然而，由于要求插塞能够承受极端的井下条件，所以它们是出于耐久性和坚韧性来构造的，这通常会使得钻穿过程变得困难。即使是可钻孔的插塞通常也是由铸铁等金属构造的，可以使用钻头在钻柱的端部钻出所述插塞。钢也可以在插塞的结构主体中使用，以为安装所述工具提供结构强度。在工具中使用的金属部分越多，那么穿孔操作需要的时间就越长。由于金属组件是难以钻穿的，所以此过程可能需要进出钻井孔的额外的往返以替换磨损的钻头。钻井孔中的插塞的使用并不是没有其他问题的，因为这些工具会受到已知的故障模式。当插塞准备就位时，滑块具有在插塞达到其目的地之前预先安装的趋势，从而导致了对壳体的损害和操作延迟。举例来说，可能由于先前的压裂留下的残余物或碎屑(例如，沙子)而引起预先安装。此外，已知的是常规的插塞不仅提供了与壳体的较差的密封，而且还提供了插塞组件之间的较差的密封。举例来说，当密封元件在压缩下放置时，其表面并不总是与周围的组件(例如，锥体等)适当地密封。井下工具通常是由从表面向下流动到所述工具的下坠球来启动的，由此流体的压力必须足够克服钻井孔流体的静压和浮力，以使得球能够到达工具。压裂流体还是高度加压的，从而不仅将流体运送到钻井孔中并且穿过钻井孔，而且还延伸到地层中以引起破裂。因此，井下工具必须能够承受这些额外的较高的压力。在所属领域中需要能够以可行的且经济的方式隔离钻井孔的新颖的系统和方法。在所属领域中非常需要抵靠周围的管状物形成可靠且具有弹性的密封的井下堵塞工具。还需要基本上由更加容易且快速的进行钻孔的可钻孔材料制成的井下工具。非常期望这些井下工具能够快速且 轻易地承受极端钻井孔条件，并且同时是较廉价、较小、较轻，并且可以在与钻孔和完成操作相关联的高压的存在下使用的。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及用于井下工具的芯棒，所述芯棒可以包括主体，所述主体具有第一外径的近端和第二外径的远端、设置在所述远端上的第一组圆形螺纹，以及形成于所述近端与所述远端之间的所述主体上的过渡区域。在一些方面，所述芯棒可以是由细丝缠绕的复合材料制成的。本专利技术的实施例涉及用于隔离钻井孔的部分的井下工具，所述井下工具可以包括：复合芯棒，所述芯棒具有至少一组螺纹；复合部件，所述复合部件围绕芯棒设置并且与同样围绕芯棒设置的密封元件啮合，其中所述复合部件由第一材料制成并且包含第一部分和第二部分；以及围绕芯棒设置的滑块。在一些方面，将井下工具安装在钻井孔中可以包括滑块的至少一部分与周围管状物紧咬啮合，以及密封元件与周围管状物无缝式啮合。第二部分可以包括倾斜表面，且第一部分包含至少一个凹槽。可以有粘合到第一部分且至少部分填充到至少一个凹槽中的第二材料。所述滑块可以具有一体式配置并且可以配置有设置在其中的至少一个凹槽或起伏。复合芯棒可以包括远端、近端，以及形成在其中的孔。复合芯棒可以配置有在近端沿孔的表面设置的第二组螺纹。圆形螺纹可以在远端沿外部芯棒表面设置。复合芯棒可以由细丝缠绕的材料制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于井下工具的芯棒，所述芯棒包含：主体，所述主体具有第一外径的近端以及第二外径的远端；一组圆形螺纹，所述圆形螺纹设置在所述远端上；过渡区域，所述过渡区域形成在所述近端与所述远端之间的所述主体上。

【技术特征摘要】
2011.08.22 US 61/526,217;2011.11.10 US 61/558,2071.一种用于井下工具的芯棒，所述芯棒包含：主体，所述主体具有第一外径的近端以及第二外径的远端；一组圆形螺纹，所述圆形螺纹设置在所述远端上；过渡区域，所述过渡区域形成在所述近端与所述远端之间的所述主体上。2.根据权利要求1所述的芯棒，其中所述芯棒是由复合材料制成的，并且其中所述第一外径大于所述第二外径。3.根据权利要求2所述的芯棒，其中所述复合材料是细丝缠绕的，并且其中所述芯棒进一步包含流动孔。4.根据权利要求3所述的芯棒，其中所述流动孔从所述近端延伸到所述远端。5.根据权利要求4所述的芯棒，其中所述芯棒包含沿着所述主体的外表面，以及沿着所述流动孔的内表面，其中所述圆形螺纹形成在所述外表面上，并且一组切变螺纹形成在所述内表面上。6.根据权利要求1所述的芯棒，其中所述芯棒包含沿着所述主体的外表面，并且其中圆周锥形物靠近所述近端形成在所述外表面上，并且其中所述近端包含经配置以接收坠球的球座。7.一种用于井下工具的芯棒，所述芯棒包含：主体，所述主体具有包含切变螺纹和第一外径的近端，以及包含圆形螺纹和第二外径的远端，其中所述芯棒是由复合细丝缠绕的材料制成的，并且其中所述第一外径大于所述第二外径。8.根据权利要求7所述的芯棒，其中所述芯棒进一步包含形成于所述近端与所述远端之间的所述主体上的过渡区域。9.根据权利要求8所述的芯棒，其中所述芯棒进一步包含流动孔，所述流动孔设置在所述近端与所述远端之间。10.根据权利要求9所述的芯棒，其中所述芯棒包含沿着所述主体的外表面，以及沿着所述流动孔的内表面，其中所述圆形螺纹形成在所述外表面上，并且一组切变螺纹形成在所述内表面上。11.一种用于井下工具的芯棒，所述芯棒包含：主体，所述主体具有第一外径的近端以及第二外径的远端；一组圆形螺纹，所述圆形螺纹设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜克·万雷，
申请(专利权)人：井下技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US